Chế tạo hạt nano vàng gắn kháng thể ứng dụng cho phát hiện nhanh viruts cúm A
Chế tạo hạt nano vàng gắn kháng thể ứng dụng cho phát hiện nhanh viruts cúm A
Xem bên trong

Chế tạo hạt nano vàng gắn kháng thể ứng dụng cho phát hiện nhanh viruts cúm A

57 tr. + CD-ROM
Luận văn ThS. Vật liệu và Linh kiện Nanô — Trường Đại học Công nghệ. Đại học Quốc gia Hà Nội, 2010
Chế tạo các hạt nano vàng (AuNPs). Nghiên cứu các đặc tính vật lý và hóa học của hạt nano vàng chế tạo được. Nghiên cứu chế tạo phức hợp hạt nano vàng gắn kháng thể. Ứng dụng các hạt nano vàng đã được gắn kháng thể để phát hiện sự có mặt của virus cúm A/H5N1
Electronic Resources

0.00

Tải về miễn phí bản đầy đủ PDF luận văn tại Link bản đầy đủ 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
PHẠM VĂN ĐỒNG
CHẾ TẠO HẠT NANO VÀNG GẮN KHÁNG THỂ ỨNG
DỤNG CHO PHÁT HIỆN NHANH VIRUS CÚM A
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Hà Nội – 2010
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
PHẠM VĂN ĐỒNG
CHẾ TẠO HẠT NANO VÀNG GẮN KHÁNG THỂ ỨNG
DỤNG CHO PHÁT HIỆN NHANH VIRUS CÚM A

Chuyên ngành: Vật liệu và Linh kiện Nanô
(Chuyên ngành đào tạo thí điểm)
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS. CHU HOÀNG HÀ
Hà Nội – 2010
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU ………………………………………………………………………………………………………….1
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU…………………………………………….3
1.1. Tổng quan về hạt nano kim loại …………………………………………………………………….3
1.2. Hiệu ứng cộng hưởng Plasmon bề mặt của hạt nano kim loại. …………………………..3
1.3. Các loại hạt nano ứng dụng trong y sinh học …………………………………………………..5
1.3.1. Các hạt nano kim loại…………………………………………………………………… 5
1.3.2. Các hạt nano cấu trúc lõi/vỏ………………………………………………………….. 6
1.3.3. Hạt nano từ tính…………………………………………………………………………… 6
1.3.4. Chấm lượng tử…………………………………………………………………………….. 7
1.4. Hạt nano vàng……………………………………………………………………………………………..7
1.5. Các phương pháp chế tạo hạt nano vàng…………………………………………………………9
1.5.1. Phương pháp Turkevich ……………………………………………………………… 10
1.5.2. Phương pháp Brust…………………………………………………………………….. 11
1.5.3. Phương pháp Perrault…………………………………………………………………. 11
1.5.4. Phương pháp Martin…………………………………………………………………… 11
1.5.5. Phương pháp rung siêu âm (sonolysis) …………………………………………. 12
1.6. Các ứng dụng trong y sinh học của AuNPs……………………………………………………12
1.6.1. Đánh dấu sinh học ……………………………………………………………………… 13
1.6.2. Phân phát thuốc và chuyển gen……………………………………………………. 13
1.6.3. Sensor sinh học ………………………………………………………………………….. 14
1.7. Kit chẩn đoán bệnh bằng que thử nhanh ……………………………………………………….14
1.7.1. Giới thiệu………………………………………………………………………………….. 14
1.7.2. Sơ đồ nguyên lý của que thử nhanh ……………………………………………… 15
1.8. Kháng thể………………………………………………………………………………………………….17
1.8.1. Giới thiệu chung………………………………………………………………………… 17
1.8.2. Giới thiệu về vùng biến đổi của kháng thể (Single Chain Variable
Fragmet-scFv) ……………………………………………………………………………………. 18
1.9. Bệnh cúm gia cầm A/H5N1 ………………………………………………………………………..19
Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ………………………………………………………22
2.1. Vật liệu …………………………………………………………………………………………………….22
2.2. Phương pháp nghiên cứu …………………………………………………………………………….22
2.2.1. Phương pháp chế tạo dung dịch nano vàng (AuNPs) ……………………… 22
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu các nhân tố ảnh hướng đến chất lượng mẫu 25
2.2.2.1. Thời gian phản ứng …………………………………………………………………. 25
2.2.2.2. Thay đổi lượng chất khử Na3C6H5Na3 ……………………………………….. 25
2.2.3. Phương pháp nghiên cứu kích thước, hình thái và cấu trúc hóa học của
AuNPs. ……………………………………………………………………………………………… 26
2.2.3.1. Phân tích bằng phổ hấp thụ UV ………………………………………………… 26
2.2.3.2. Phân tích bằng hiển vi điện tử quét (SEM)…………………………………. 27
2.2.3.3. Phân tích bằng phổ hấp thụ hồng ngoại FTIR …………………………….. 28
2.2.4. Phương pháp gắn kháng thể kháng virus cúm A/H5N1 lên bề mặt hạt
nano vàng ………………………………………………………………………………………….. 30
2.2.4.1. Tìm pH tối ưu cho phản ứng gắn kháng thể và nano vàng ……………. 30
2.2.4.2. Tạo phức hợp kháng thể gắn trên bề mặt hạt nano vàng (kháng
thể/nano vàng) ……………………………………………………………………………………. 31
2.2.5. Phương pháp phát hiện virus cúm A/H5N1 sử dụng phức hợp kháng
thể/nano vàng. ……………………………………………………………………………………. 32
2.2.5.1. Thiết kế que thử nhanh đơn giản……………………………………………….. 32
2.2.5.2. Kiểm tra sự hoạt động của phức hợp kháng thể/nano vàng…………… 33
2.2.5.2.1. Kiểm tra bằng Dot blot………………………………………………………….. 33
2.2.5.2.2. Phương pháp que thử nhanh…………………………………………………… 34
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……………………………………………………………36
3.1. Kết quả chế tạo hạt nano vàng……………………………………………………………………..36
3.1.1. Kích thước, hình thái………………………………………………………………….. 36
3.1.2 Phân tích thành phần EDX…………………………………………………………… 38
3.1.3. Đặc trưng quang học của AuNPs …………………………………………………. 38
3.1.4. Cấu trúc hóa học của AuNPs. ……………………………………………………… 39
3.1.5. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng AuNPs ………………. 40
3.1.5.1. Thời gian phản ứng …………………………………………………………………. 40
3.1.5.2. Thay đổi lượng chất khử natri citrate…………………………………………. 41
3.1.5.3. Thời gian và điều kiện bảo quản hạt AuNPs ………………………………. 42
3. 2. Tạo phức hợp AuNPs gắn kháng thể cúm A …………………………………………………43
3. 2.1. pH tối ưu cho phản ứng gắn kháng thể/nano vàng ………………………… 43
3. 2.2. Tìm lượng kháng thể thích hợp cho phản ứng gắn ………………………… 44
3.3. Kiểm tra phát hiện virus cúm A/H5N1 bằng phức hợp kháng thể/nano vàng …….48
3.3.1. Kết quả phát hiện kháng nguyên virus cúm A bằng Dot blot…………… 48
3.3.2. Kết quả kiểm tra thử nghiệm bằng que thử đơn giản………………………. 49
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ……………………………………………………………………………51
TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………………………………………………………52
PHỤ LỤC ……………………………………………………………………………………………………….57
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
SEM Scanning Electron Microscopy Kính hiển vi điện tử
quét
FTIR Fourier Tranform Infrared spectroscopy Phổ hồng ngoại
UV Ultraviolet photospectroscopy Phổ UV
AuNPs Gold nanoparticles Hạt nano vàng
SPR Surface Plasmon Resonance Cộng hưởng Plasmon bề mặt.
BSA Bovine serum albumin Huyết thanh bò
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Trang
Hình 1.1.
Những chiếc cốc Lycurgus (Roman ~ 400 AD, Myth of King Lycurgus) được
làm bằng thủy tinh có pha thêm các hạt nano vàng và bạc. Cốc xuất hiện màu
xanh khi phản xạ, màu đỏ khi ánh sáng truyền qua
3
Hình 1.2. Hiện tượng Plasmon bề mặt ở mặt phân cách giữa kim loại và điện môi. 4
Hình 1.3.
Đỉnh hấp thụh Plasmon bị dịch chuyển dưới sự thay đổi của tác nhân bọc xung
quanh hạt.
4
Hình 1.4.
A) Các dung dịch nano vàng (AuNPs) và nano bạc (AgNPs) được chế tạo theo
phương pháp Turkevich. B) Phổ hấp thụ UV tương ứng của các dung dịch.
5
Hình 1.5.
Các hạt nano chấm lượng tử với kích thước khác nhau dưới tía cực tím (trên)
và dưới điều kiện ánh sáng thường (dưới).
8
Hình 1.6.
(A). Vàng khối nguyên chất dạng khối từ quặng. (B) Hạt nano vàng kích thước
15nm và (C) dung dịch nano vàng do Faraday chế tạo năm 1850
8
Hình 1.7. Dung dịch chứa các hạt nano vàng kích thước tăng dần (từ trái qua) [62] 8
Hình 1.8. Phản ứng tạo hạt nano vàng theo Turkevich 9
Hình 1.9.
AuNPs có rất nhiều ứng dụng trong sinh học, bao gồm phép nhuộm đặc hiệu,
phân phát thuốc và DNA vào tế bào
12
Hình 1.10. Mô hình que thử nhanh cơ bản [63] 15
Hình 1.11. Một mẫu que thử nhanh thương mại sử dụng hạt nano vàng 16
Hình 1.12. Cấu Trúc của kháng thể 17
Hình 1.13. Sơ đồ tạo scFv 19
Hình 2.1.
Sơ đồ phản ứng hóa học tạo hạt nano vàng theo phương pháp khử của
Turkevich
23
Hình 2.2.
Kích thước và hình dạng của hạt nano vàng theo thời gian phản ứng trong
khoảng thời gian t=10giây đến t=120giây
23
Hình 2.3. Sơ đồ máy đo phổ hấp thụ UV/vis hai chùm tia 27
Hình 2.4. Sơ đồ minh họa cấu tạo của kính hiển vi điện tử quét 27
Hình 2.5. Mô hình một máy quang phổ FTIR cơ bản 29
Hình 2.6. Quy trình gắn kháng thể với hạt nano vàng 31
Hình 2.7. Mô hình que thử nhanh với hai vạch kháng thể (test line và control line) 33
Hình 2.8.
Mô hình tiến hành thí nghiệm Dot Blot để kiểm tra sự hoạt động của phức hợp
kháng thể/nano vàng.
34
Hình 2.9.
Mô hình thí nghiệm que thử nhanh: Que thử gắn vạch kháng thể được nhúng
vào dung dịch chứa phức hợp kháng thể/nano vàng.
35
Hình 3.1. Ảnh SEM của AuNPs (A, B) và phân bố kích thước của hạt (C). 37
Hình 3.2. Phổ phân tích thành phần vật liệu EDX của mẫu nano vàng 38
Hình 3.3. Phổ hấp thụ của dung dịch AuNPs 39
Hình 3.4. Phổ hồng ngoại (FTIR) của AuNPs 39
Hình 3.5.
Phổ hấp thụ UV của các mẫu vàng trong các khoảng thời gian phản ứng khác
nhau.
40
Hình 3.6.
Phổ hấp thụ của các mẫu dung dịch AuNPs theo bảng với hàm lượng citrate
khác nhau.
42
Hình 3.7. Phổ hấp thụ của mẫu AuNPs ban đầu và sau thời gian 60 ngày 43
Hình 3.8.
Sự thay đổi màu dung dịch với lượng kháng thể gắn như nhau ở các pH khác
nhau từ trái sang lần lượt từ pH 5 – pH 11.
43
Hình 3.9.
Phổ hấp thụ của dung dịch nano vàng trước (đường a ) và sau khi gắn kháng
thể (đường b)
44
Hình 3.10.
Phổ hấp thụ FTIR của mẫu nano vàng không gắn kháng thể (A) và mẫu sau khi
gắn kháng thể lên bề mặt (B).
46
Hình 3.11. Các hạt AuNPs trước (A) và sau khi gắn kháng thể (B) 46
Hình 3.12.
(A) Từ trái sang với các mẫu gắn lượng protein thay đổi từ (1 -100 µl kháng
thể nồng độ 100µg/ml trên 1ml dung dịch AuNPs). (B) Phổ hấp thụ của các
mẫu sau khi bổ sung dung dịch NaCl để kích thích kết tủa của dung dịch.
48
Hình 3.13.
Kết quả kiểm tra bằng Dot Blot với các nồng độ kháng nguyên khác nhau cố
định trên màng
48
Hình 3.14.
Vạch kháng thể kháng virus cúm A được cố định trên màng nitrocellulose bắt
các hạt kháng thể/nano vàng và tập hợp thành vạch. Vạch có thể quan sát dễ
dàng bằng mắt thường sau thời gian kiểm tra từ 5-10 phút.
49
1
MỞ ĐẦU
Cúm gia cầm (Avian influenza) là một bệnh truyền nhiễm cấp tính của mọi loài
chim, trong đó có gia cầm và thủy cầm, do các phân týp (subtype) của nhóm virus cúm
A (Influenza virus A) thuộc họ Orthomyxoviridae gây nên. Chủng virus cúm A/H5N1
được phát hiện lần đầu tiên gây bệnh dịch trên gà tại Scotland vào năm 1959. Cúm
A/H5N1 là một virus có độc lực cao, và gây bệnh trên người trong các vụ dịch cúm
gà những năm 1996 – 2008, đặc biệt ác liệt là do virus cúm A/H5N1 thể độc lực cao
(HPAI, highly pathogenic avian influenza) gây ra kể từ năm 2003 cho đến nay và
phát sinh nhiều dưới dòng (sublineage) và nhóm/phân nhóm (clade) có độc lực rất
cao. Theo thống kê của tổ chức Y tế thế giới (WHO), tính đến tháng 10 năm 2010,
tổng số ca mắc cúm A/H5N1trên thế giới lên tới 507, trong đó, 302 trường hợp đã
tử vong. Trong đó, Việt Nam và Indonesia là các 2 quốc gia có số người nhiễm và
tử vong cao nhất do virus cúm A/H5N1 gây nên. Để ngăn chặn sự lây lan của bệnh
và có các biện pháp điều trị kịp thời thì việc chẩn đoán nhanh và chính xác cúm
A/H5N1 là rất cần thiết.
Chẩn đoán và phát hiện nhanh virus cúm tại hiện trường đồng thời tiến hành các
công tác dập dịch là công việc rất quan trọng. Hiện nay có một thiết bị chẩn đoán
nhanh các loại bệnh dịch với thời gian kiểm tra nhanh và cho kết quả rất đáng tin
cậy đó là que thử nhanh. Đây là một thiết bị chẩn đoán được thiết kế dựa trên
nguyên tắc sắc ký miễn dịch đặc hiệu (immunochromatographic assays), và được
sử dụng phổ biến cho các xét nghiệm nhanh từ cuối những năm 1980. Que thử
nhanh được phát triển bằng việc sử dụng các hạt nano vàng hoặc các loại hạt khác
kích thước nano ở dạng huyền phù gắn kháng thể đơn dòng. Trong thiết bị này, các
hạt kích thước nano được sử dụng cho việc đánh dấu quang học, đóng vai trò như
một sensor màu dùng để phát hiện sự tồn tại của các chất có trong mẫu thử. Que
thử nhanh cho phép phát hiện rất nhiều đối tượng bao gồm kháng nguyên, kháng
thể, thậm chí trong kiểm tra sự tồn tại của các loại hợp chất khác. Que thử nhanh
rất tiện dụng, thân thiện với người dùng, giá thành sản xuất thấp và cũng như tính
linh hoạt cao trong sử dụng, có thể được sử dụng ở phạm vi rộng, không chỉ trong bệnh
viện hoặc các trung tâm y tế hiện đại.
Công nghệ nano hiện nay đã và đang trở thành một lĩnh vực hứa hẹn cho rất
nhiều ứng dụng trong khoa học và đời sống. Công nghệ nano sinh học tạo ra các sản
phẩm khả năng ứng dụng to lớn trong các lĩnh vực dược phẩm, y sinh. Trong các
loại vật liệu nano hiện nay, hạt nano vàng (AuNPs) là một trong những loại vật liệu
nano được nghiên cứu rộng rãi nhất. Với kích thước trong khoảng 10- 100 nm, các
hạt nano vàng tạo ra hiệu ứng cộng hưởng plasmon đặc trưng dưới tác động của các
photon. Các hạt nano vàng có thể được gắn với các phân tử sinh học, đã và đang trở
thành một sản phẩm với rất nhiều ứng dụng trong lĩnh vực y sinh học, trong chẩn
đoán và điều trị các tế bào ung thư [7, 48] và đặc biệt trong công nghệ chế tạo các
loại kit chẩn đoán nhanh các loại bệnh truyền nhiễm [14].
2
Ở Việt Nam hiện nay, việc ứng dụng các loại vật liệu nano là một lĩnh vực
nghiên cứu mới được quan tâm, đặc biệt là trong công tác chẩn đoán và chữa trị
các loại bệnh nguy hiểm. Bệnh cúm A hiện nay đang là một bệnh truyền nhiễm
nguy hiểm đã gây nên nhiều đợt dịch trên người và gia cầm thời gian vừa qua.
Chính vì thế, việc nâng cao hiệu quả, rút ngắn thời gian chẩn đoán, qua đó góp
phần cho công tác phòng chống bệnh kịp thời sẽ là đóng góp quan trọng trong việc
dập tắt các đợi đại dịch.
Để có cơ sở lý thuyết và thực nghiệm cho việc chủ động chế tạo được kit
chẩn đoán dựa trên các ưu điểm của vật liệu nano, góp phần đóng góp cho công
tác phòng chống và ngăn ngừa sự lây lan của virus cúm A/H5N1 ở Việt Nam,
chúng tôi thực hiện đề tài: “Chế tạo hạt nano vàng (AuNPs) gắn kháng thể ứng
dụng cho phát hiện nhanh virus cúm A”.
Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu ứng dụng thử nghiệm việc chế tạo vật liệu nano vàng có gắn
kháng thể kháng virus cúm A và bước đầu tiến hành việc phát hiện nhanh virus cúm
A/H5N1.
Nội dung nghiên cứu
+ Chế tạo các hạt nano vàng (AuNPs)
+ Nghiên cứu các đặc tính vật lý và hóa học của hạt nano vàng chế tạo được
+ Nghiên cứu chế tạo phức hợp hạt nano vàng gắn kháng thể.
+ Ứng dụng các hạt nano vàng đã được gắn kháng thể để phát hiện sự có mặt của
virus cúm A/H5N1.
3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về hạt nano kim loại
Các hạt nano kim loại có ít nhất kích thước một chiều dao động trong khoảng
1- 100 nm [45]. Ở kích thước nano mét, chúng có những tính chất đặc biệt và khác
biệt so với vật liệu khối cùng loại (tính chất điện, tính chất xúc tác, tính chất
quang, tính chất từ, cấu trúc và tính chất cơ). Việc tổng hợp các hạt nano không
chỉ được phát triển trong khoa học hiện đại ngày nay mà đã có từ rất lâu trong lịch
sử loài người. Các nhà giả kim học đã chế tạo được những hạt nano vàng và họ tin
rằng đó là thứ thuốc giúp con người trường thọ [9]. Các loại hạt nano kim loại khác
đã được dùng để trang trí các cánh cửa nhà thờ, cung điện cho các màu sắc rực rỡ của
chúng.
Hình 1.1. Những chiếc cốc Lycurgus (Roman ~ 400 AD, Myth of King Lycurgus)
được làm bằng thủy tinh có pha thêm các hạt nano vàng và bạc. Cốc xuất hiện màu
xanh khi phản xạ, màu đỏ khi ánh sáng truyền qua [60].
Ngày nay việc nghiên cứu, chế tạo và ứng dụng của các hạt nano kim loại đã
góp phần tạo nên một bước tiến nhảy vọt trong khoa học cũng như đời sống do chúng
sở hữu những thuộc tính vật liệu khác biệt, nổi trội và quý giá so với các vật liệu khối
thông thường.
1.2. Hiệu ứng cộng hưởng Plasmon bề mặt của hạt nano kim loại.
Các hạt nano kim loại với kích thước nhỏ hơn bước sóng trong vùng khả kiến
bộc lộ đặc tính tự nhiên liên quan đến cộng hưởng plasmon bề mặt phụ thuộc vào
đặc tính hình học của hạt nano khi chúng bị kích thích bởi trường điện từ [25].
Trên bề mặt của hạt kim loại, plasmon là dạng sóng được truyền dọc theo bề mặt
của vật dẫn ở phần chuyển tiếp giữa kim loại và vật liệu điện môi chứa hạt.
4
Hình 1.2. Hiện tượng Plasmon bề mặt ở mặt phân cách giữa kim loại và điện môi.
Plasmon bề mặt (sóng điện từ) bị kích thích khi các photon của bước sóng
tới đập vào khu vực chuyển tiếp kim loại/điện môi và kích thích dao động cộng
hưởng ở bề mặt, tạo nên một dạng sóng truyền (plasmon bề mặt) [27, 50]. Đối với
các hạt nano kim loại, kích thước nhỏ tạo ra một sự hấp thụ cường độ mạnh trong
khu vực khả kiến/gần UV. Các điện tử dẫn tạo nên một dao động chọn lọc đặc
trưng, tạo nên dải Plasmon có thể quan sát trong khu vực gần 530 nm với các hạt
nano kích thước từ 5-20 nm. Đặc tính này được gọi là dao động cộng hưởng
Plasmon định xứ [31].
Tần số cộng hưởng Plasmon của các hạt nano phụ thuộc vào chỉ số khúc xạ
cục bộ. Một sự thay đổi nhỏ với chỉ số này sẽ dẫn đến việc dịch chuyển tần số dao
động và do đó sẽ tạo nên sự dao động tỉ số khúc xạ. Ví dụ, nếu bề mặt của hạt
nano được nhúng trong trong dung dịch đệm lỏng và sau đó được nhúng trong
dung dịch với tỉ số khúc xạ lớn hơn, điều này sẽ làm tăng tỉ số khúc xạ có thể được
phát hiện bởi sự dịch chuyển trong cộng hưởng plasmon (hay kích thích) của hạt
nano.
A
bs
or
b a
nc
e
Wavelength
Absorbance at selected
wavelength
Increase in absorbance at
selected wavelength due to
shift in plasmon resonance
band
E
xt
in
ct
io
n
Extinction t l t
avelength
Increase in extinction at
selected wavelength due to
shift in plasmon resonance
band
E
xt
in
ct
io
n
Hình 1.3. Đỉnh hấp thụh Plasmon bị dịch chuyển dưới sự thay đổi của tác nhân bọc
xung quanh hạt [31].
5
Hiện tượng dịch chuyển đỉnh hấp thụ là do các tác nhân bọc xunh quanh hạt
nano, sự dịch chuyển này có thể phù hợp với các ứng dụng trong chế tạo các sensor
cảm biến sinh học bằng việc bọc chúng với kháng thể. Độ nhạy cảm của plasmon bề
mặt phụ thuộc vào đặc điểm hình thái (kích thước và hình dạng), môi trường điện môi
(tác nhân bọc, môi trường xung quanh, chất nền), tương tác giữa các hạt (trạng thái co
cụm).
Hình 1.4 minh họa thuộc tính quang học của các hạt nano vàng và nano bạc
được tổng hợp theo các quy trình khác nhau tạo ra các hình dạng và kích thước hạt
nano khác nhau. Do đó, màu sắc dung dịch chứa các hạt nano do cộng hưởng plasmon
cũng thay đổi, phổ hấp thụ UV thể hiện ở các đường hấp thụ với các đỉnh cực đại hấp
thụ ở các vị trí bước sóng khác nhau.
Hình 1.4. A) Các dung dịch nano vàng (AuNPs) và nano bạc (AgNPs) được chế tạo
theo phương pháp Turkevich. B) Phổ hấp thụ UV tương ứng của các dung dịch [31].
1.3. Các loại hạt nano ứng dụng trong y sinh học
1.3.1. Các hạt nano kim loại
Hạt nano kim loại là dạng phân tán của các pha rắn trong một môi trường chất
lỏng, hầu hết các hạt nano kim loại với kích thước từ vài nm đến µm (Au [5], Ag
[40], Pt [57], Pa [58], Cu, Fe, và Hg [22]). Các loại hạt nano kim loại quan trọng nhất
được nghiên cứu và ứng dụng là nano vàng (AuNPs) và nano bạc (AgNPs). Các hạt
nano vàng được hình thành từ một nguyên tử khởi đầu, sau đó được bao bọc bởi số
lượng các nguyên tử vàng nhất định xung quanh, số lượng các hạt xung quanh được
tính bởi công thức [10n2+2] [41], với n là số các lớp nguyên tử trong hạt. Như vậy
hạt nano vàng nhỏ nhất sẽ bao gồm 13 nguyên tử vàng (Au). Các hạt khác tương tự
có cấu trúc gần với khối 20 mặt (icosahedrons) và khối 12 mặt (dodecahedrons) xấp
xỉ dạng hình cầu cùng với đường kính tăng dần.
6
1.3.2. Các hạt nano cấu trúc lõi/vỏ
Các hạt nano kim loại có cấu trúc lõi/vỏ (core/shell nanoparticles) có những
đặc tính quang học rất đặc trưng. Chúng có hai dao động cộng hưởng plasmon bề mặt
tương ứng với dải điện tử của các thành phần kim loại tinh khiết trong cấu tạo hạt kim
loại (của cả lõi và vỏ) [1]. Đặc tính quang học của các hạt nano kim loại được giải
thích bằng lý thuyết Mie cho các hạt bị bọc bởi một lớp khác [10, 41] . So với các thể
dị hướng, các hạt nano kim loại cấu trúc lõi vỏ được tổng hợp, ví dụ như dạng hợp
kim bởi quá trình phát xạ laser, chỉ thể hiện một đỉnh Plasmon, nằm giữa các vùng
hấp thụ của kim loại nguyên chất. Các hạt nano kim loại lõi- vỏ đóng vai trò rất quan
trọng việc chẩn đoán sinh học [8].
Hơn nữa, các hạt nano kim loại thuần nhất bộc lộ một số khuyết điểm liên quan
đến độ bền hóa học hoặc khi được sử dụng trong các dung môi khác nhau. Để ngăn
chặn hiện tượng kết đám, các hạt huyền phù có thể được bọc bởi một lớp vỏ cách
điện, ví dụ vỏ silica [34]. Sau khi bọc các hạt nano kim loại bằng lớp vỏ điện môi,
chúng có thể được sử dụng trong các môi trường dung môi khác nhau. Độ dày của lớp
vỏ silica trong suốt có thể được kiểm soát trong quá trình tổng hợp. Việc thay đổi độ
dày của lớp silica và chỉ số khúc xạ của dung môi cho phép kiểm soát thuộc tính
quang học thông qua độ phân tán. Với việc tăng độ dày của lớp vỏ silica lên tới một
kích thước nhất định, cường độ của dải plasmon tăng và đỉnh hấp thụ sẽ dịch chuyển
về phía bước sóng dài hơn (redshift) do chỉ số khúc xạ cục bộ tăng xunh quanh hạt.
Tuy nhiên, khi kích thước của cấu trúc vượt lên trên 80 nm, hiện tượng tán xạ trở nên
đáng kể, tạo nên một sự gia tăng mạnh trong phổ hấp thụ của các bước sóng ngắn hơn
(blue-shift) tương tự như đặc điểm của hạt nano vàng không có lớp vỏ silica. Kết quả
tương tự đối với các lớp phân tử sinh học, hoặc polymer được hấp thụ lên bề mặt của
các hạt nano kim loại. Lớp vỏ polymer cũng sẽ làm thay đổi các thông số hình học,
điện môi của hạt [23]. Một loại hạt nano composite khác có cấu trúc vỏ kim loại bọc
xung quanh một lõi điện môi . Thuộc tính quang học của những hạt nano silica đơn
phân tán (còn gọi là các hạt Stöber [55]) có thể bị ảnh hưởng bởi việc bọc xunh quanh
một lớp vỏ kim loại mỏng và đồng đều. Khi giữ nguyên kích thước của lõi điện môi, sự
dịch chuyển của hấp thụ quang tương đối nhạy với độ dày của lớp vỏ.
1.3.3. Hạt nano từ tính
Các hạt nano từ hầu hết là các hợp chất của oxit sắt (Fe3O4 /magnetite Fe2O3
/maghemite) do đó không phải là những hạt kim loại nguyên chất. Tuy nhiên chúng là
một trong những công cụ mạnh mẽ và hiệu quả nhất trong sinh học và y học. Có hai
loại hạt nano từ tính: (1) các đầu magnetic chứa các hạt nano oxit sắt được bọc bởi
mạng lưới polymer-silica và (2) các hạt oxit kim loại nguyên chất trong một dải nm.
Các hạt oxit sắt ferromagnetic phân tán đơn domain được gọi là chất lỏng từ và có thể
được sử dụng trong các ứng dụng sinh học nếu nó có tính hợp sinh cao. Việc biến tính
các đầu magnetic hoặc hạt nano, cho phép chúng có thể gắn với protein hoặc DNA và
7
do đó, sử dụng trong các ứnh dụng phát hiện, chẩn đoán và là tiềm năng trong việc
ứng dụng chế tạo các công cụ chẩn đoán và chữa trị hiện đại, ví dụ như trong nhiệt trị
tế bào ung thư [58] mà chỉ có các hạt nano từ tính hợp sinh học mới có thể được sử
dụng. Hoặc việc sử dụng các hạt nano từ tính và các đầu từ (magnetic bead) làm tác
nhân làm mạnh ảnh chụp cộng hưởng từ (MRI) cũng như phát hiện các phân tử sinh
học bằng các sensor từ tính. Một ứng dụng khác có thể kể đến là việc tách chiết các
phân tử sinh học sử dụng hạt nano từ tính là một trong những kỹ thuật trong các
phòng thí nghiệm đang được chuẩn hóa trên toàn thế giới vì ưu điểm tiện lợi, nhanh
và rẻ tiền. Ho và các cộng sự (2010) sử dụng các hạt từ tính gắn kháng thể như một
đầu dò ái lực hiệu quả cho việc làm giàu có chọn lọc các vi khuẩn từ mẫu dung dịch
lỏng [16].
1.3.4. Chấm lượng tử
Chấm lượng tử là những cấu trúc nano tinh thể có thể phát xạ khi bị kích thích
trong một dải tần số ánh sáng nào đó. Các loại chấm lượng tử có cấu trúc nano như
CdSe, CdS, CdTe trong khoảng 200- 10,000 nguyên tử, đặc điểm nổi bật của chấm
lượng tử là thể hiện đặc tính quang học phụ thuộc mạnh vào kích thước và tính chất
điện tử [2].
Hình 1.5. Các hạt nano chấm lượng tử với kích thước khác nhau dưới tía cực tím
(trên) và dưới điều kiện ánh sáng thường (dưới) [61].
Các chấm có thể phát xạ với phổ ánh sáng năng lượng thấp trong một dải rộng,
phổ kích thích liên tục, và hơn nữa, chúng rất bền dưới phản ứng quang hóa. Do đặc
tính quang học phụ thuộc kích thước, tín hiệu phát quang có thể bao gồm toàn bộ phổ
bức xạ vùng nhìn thấy. Đặc điểm này tạo điều kiện cho việc kích thích các chấm
lượng tử với kích thước khác nhau ở cùng một thời điểm và làm cho chúng phù hợp
với vai trò là các đầu dò phát quang cho việc đánh dấu trong hệ thống sinh học [43].
1.4. Hạt nano vàng
Vàng khối (Au) đứng ở vị trí thứ 79th trong bảng hệ thống tuần hoàn, nó là một
trong những vật liệu đầu tiên được con người khám phá, khai thác và sử dụng. Vàng
sở hữu bốn tính chất nổi bật: kim loại sáng màu vàng, khả năng chống oxi hóa và ăn

Tác giả

Phạm Văn Đồng

Nhà xuất bản

ĐHCN

Năm xuất bản

2010

Người hướng dẫn

Chu Hoàng Hà

Định danh

00050000093

Kiểu

text

Định dạng

text/pdf

Chủ đề

Hạt nano vàng,Virut cúm,Vật liệu Nano

Nhà xuất bản

Khoa vật lý kỹ thuật và công nghệ nano,

Trường đại học Công nghệ

Các đánh giá

Hiện chưa có đánh giá cho sản phẩm.

Hãy là người đầu tiên đánh giá “Chế tạo hạt nano vàng gắn kháng thể ứng dụng cho phát hiện nhanh viruts cúm A”

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *